设计模式学习笔记-命令模式

1. 概述

  将一个请求封装为一个对象(即我们创建的Command对象),从而使你可用不同的请求对客户进行参数化; 对请求排队或记录请求日志,以及支持可撤销的操作。

2. 解决的问题

  在软件系统中,行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系,但某些场合,比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时,这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适。

3. 模式中角色

  3.1 抽象命令(Command):定义命令的接口,声明执行的方法。

  3.2 具体命令(ConcreteCommand):具体命令,实现要执行的方法,它通常是“虚”的实现;通常会有接收者,并调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。

  3.3 接收者(Receiver):真正执行命令的对象。任何类都可能成为一个接收者,只要能实现命令要求实现的相应功能。

  3.4 调用者(Invoker):要求命令对象执行请求,通常会持有命令对象,可以持有很多的命令对象。这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方,也就是说相当于使用命令对象的入口。

  3.5 客户端(Client):命令由客户端来创建,并设置命令的接收者。

4. 模式解读

  4.1 命令模式的类图

  4.2 命令模式的实现代码

    /// <summary>
    /// 接收者类,知道如何实施与执行一个请求相关的操作,任何类都可能作为一个接收者。
    /// </summary>
    public class Receiver
    {
        /// <summary>
        /// 真正的命令实现
        /// </summary>
        public void Action()
        {
            Console.WriteLine("Execute request!");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 抽象命令类,用来声明执行操作的接口
    /// </summary>
    public interface ICommand
    {
        void Execute();
    }

    /// <summary>
    /// 具体命令类,实现具体命令。
    /// </summary>
    public class ConcereteCommand : ICommand
    {
        // 具体命令类包含有一个接收者,将这个接收者对象绑定于一个动作
        private Receiver receiver;

        public ConcereteCommand(Receiver receiver)
        {
            this.receiver = receiver;
        }

        /// <summary>
        /// 说这个实现是“虚”的,因为它是通过调用接收者相应的操作来实现Execute的
        /// </summary>
        public void Execute()
        {
            receiver.Action();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 调度类,要求该命令执行这个请求
    /// </summary>
    public class Invoker
    {
        private ICommand command;

        /// <summary>
        /// 设置命令
        /// </summary>
        /// <param name="command"></param>
        public void SetCommand(ICommand command)
        {
            this.command = command;
        }

        /// <summary>
        /// 执行命令
        /// </summary>
        public void ExecuteCommand()
        {
            command.Execute();
        }
    }

  4.3 客户端代码

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Receiver receiver = new Receiver();
            ICommand command = new ConcereteCommand(receiver);
            Invoker invoker = new Invoker();

            invoker.SetCommand(command);
            invoker.ExecuteCommand();

            Console.Read();
        }
    }

  执行结果

  4.4 模式分析

    4.4.1 本质:对命令进行封装,将发出命令与执行命令的责任分开。

    4.4.2 每一个命令都是一个操作:请求的一方发出请求,要求执行一个操作;接收的一方收到请求,并执行操作。

    4.4.3 请求方和接收方独立开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否被执行、何时被执行,以及是怎么被执行的。

    4.4.4 使请求本身成为一个对象,这个对象和其它对象一样可以被存储和传递。

    4.4.5 命令模式的关键在于引入了抽象命令接口,且发送者针对抽象命令接口编程,只有实现了抽象命令接口的具体命令才能与接收者相关联。 

5. 模式总结

  5.1 优点

    5.1.1 解除了请求者与实现者之间的耦合,降低了系统的耦合度。

    5.1.2 对请求排队或记录请求日志,支持撤销操作。

    5.1.3 可以容易地设计一个组合命令。

    5.1.4 新命令可以容易地加入到系统中。

  5.2 缺点

    5.2.1 因为针对每一个命令都需要设计一个具体命令类,使用命令模式可能会导致系统有过多的具体命令类。

  5.3 适用场景

    5.3.1 当需要对行为进行“记录、撤销/重做”等处理时。

    5.3.2 系统需要将请求者和接收者解耦,使得调用者和接收者不直接交互。

    5.3.3 系统需要在不同时间指定请求、请求排队和执行请求。

    5.3.4 系统需要将一组操作组合在一起,即支持宏命令。

6. 应用举例:银行帐号的存款、提款

  6.1 类图

  6.2 代码实现

    /// <summary>
    /// 银行帐号
    /// </summary>
    public class Account
    {
        /// <summary>
        /// 帐号总金额
        /// </summary>
        private decimal totalAmount { get; set; }

        /// <summary>
        /// 存钱
        /// </summary>
        /// <param name="amount"></param>
        public void MoneyIn(decimal amount)
        {
            this.totalAmount += amount;
        }

        /// <summary>
        /// 取钱
        /// </summary>
        /// <param name="amount"></param>
        public void MoneyOut(decimal amount)
        {
            this.totalAmount -= amount;
        }

        public decimal GetTotalAmout()
        {
            return totalAmount;
        }
    }

    public abstract class Command
    {
        protected Account account;

        public Command(Account account)
        {
            this.account = account;
        }

        public abstract void Execute();
    }

    /// <summary>
    /// 存款命令
    /// </summary>
    public class MoneyInCommand : Command
    {
        private decimal amount;

        public MoneyInCommand(Account account, decimal amount)
            : base(account)
        {
            this.amount = amount;
        }

        /// <summary>
        /// 实现存钱命令
        /// </summary>
        public override void Execute()
        {
            account.MoneyIn(amount);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 取款命令类
    /// </summary>
    public class MoneyOutCommand : Command
    {
        private decimal amount;
        public MoneyOutCommand(Account account, decimal amount)
            : base(account)
        {
            this.amount = amount;
        }

        /// <summary>
        /// 实现取钱命令
        /// </summary>
        public override void Execute()
        {
            account.MoneyOut(amount);
        }
    }

    public class Invoker
    {
        private Command command;

        public void SetCommand(Command command)
        {
            this.command = command;
        }

        public void ExecuteCommand()
        {
            command.Execute();
        }
    }

  6.3 客户端代码

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建银行帐号
            Account account = new Account();
            // 创建一个存入500元的命令
            Command commandIn = new MoneyInCommand(account,500);
            // 创建一个调度者
            BankAccount.Invoker invoker = new BankAccount.Invoker();

            // 设置存钱命令
            invoker.SetCommand(commandIn);
            // 执行
            invoker.ExecuteCommand();
            Console.WriteLine("The current amount is " + account.GetTotalAmout().ToString("N2"));

            // 再次存入500
            Command commandIn2 = new MoneyInCommand(account, 500);
            invoker.SetCommand(commandIn2);
            invoker.ExecuteCommand();
            Console.WriteLine("The current amount is " + account.GetTotalAmout().ToString("N2"));

            // 取出300
            Command commandOut = new MoneyOutCommand(account, 300);
            invoker.SetCommand(commandOut);
            invoker.ExecuteCommand();
            Console.WriteLine("The current amount is " + account.GetTotalAmout().ToString("N2"));

            Console.Read();
        }
    }

  执行结果

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